动载荷下螺栓连接的优化设计

把螺栓法兰密封连接结构简化成-质量、弹簧、阻尼系统，其中阻尼包括黏性阻尼和库仑阻尼两个部分。用此模型对法兰在指数衰减脉冲激励下的响应进行了数值仿真，研究了螺栓中预应力、螺栓个数、法兰螺栓间的阻尼对法兰结构响应的影响，螺栓中预应力和螺栓个数对螺栓变形峰值有较大影响，阻尼对螺栓峰值的影响较小。     

球形爆炸容器法兰联接螺栓的应变增长现象

本文在球形爆炸容器法兰连接螺栓的动态响应实验研究中，发现了法兰螺栓的应变增长现象。以实验数据为基础，通过数值模拟对螺栓发生应变增长的原因进行分析。研究结果表明:受到开口结构的影响，端盖螺栓受到的压力载荷强度较容器内壁大幅增强。螺栓的应变增长是被增强压力载荷的前2个周期与结构响应形成共振时引发的，通过改变端盖质量、预紧力大小可以避免螺栓发生应变增长。     

基于组件法的穿心螺栓连接CFST柱节点初始刚度计算

本文基于EC3中的组件法，分析并建立了不同类型穿心螺栓连接CFST柱节点的力学模型，提出了EC3中未涉及的加强角钢的组件模型以及穿心螺栓连接刚度系数计算公式，推导了不同节点的初始刚度计算公式，试验结果和公式结果的对比表明，采用EC3给出的受拉螺栓刚度系数将大大低估穿心螺栓连接CFST柱节点的初始转动刚度，而采用本文所提出的考虑穿心螺栓预紧力的受拉螺栓刚度系数计算公式则与试验结果吻合较好．     

螺栓连接的梁–弹簧模型及各齿承载分布

螺栓各齿承载分布严重不均，内外螺纹啮合的第一齿承载较大且齿根存在应力集中，易造成螺栓杆横断失效。本文通过对螺栓连接的受力变形分析，建立梁–弹簧模型，推导了理论模型的力学方程组，并基于此模型编程计算，求解得到螺栓连接件在使用过程中各齿承载的分布情况和齿根应力集中系数。最后进行有限元仿真，对比理论模型和有限元的结果，两者误差在工程可接受范围之内。研究表明，螺栓连接的组合梁–弹簧模型是合理有效的。     

横向交变载荷下TiCN/MoS2涂层螺栓的防松性能研究

基于自主设计的螺栓连接振动试验装置，系统研究了横向交变载荷下TiCN/MoS₂涂层螺栓分别与TiCN/MoS₂涂层螺母和无涂层螺母配合时连接结构的松动行为，并利用体式显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、电子能谱仪(EDX)和白光干涉仪等微观分析设备对试验后的螺纹表面进行损伤分析，深入讨论其磨损机理. 结果表明:在相同试验条件下，TiCN/MoS₂涂层螺栓比无涂层螺栓螺纹表面的损伤轻微，连接结构的松动程度更低；与无涂层螺栓螺纹根部相同等效应力状态下，TiCN/MoS₂涂层螺栓连接结构的预紧力可提高约10%，螺纹表面的损伤减轻，同时连接结构的松动程度进一步降低；TiCN/MoS₂涂层螺栓螺纹表面的主要磨损机制为疲劳磨损.      

螺栓剪力问题的误解与正解

指出了用梁的纵向层上的剪力分配给螺栓求螺栓剪力的方法是错误的，导出了正确的求解公式，该公式显示螺栓剪力实质上和梁的弯矩相关。     

大桥螺栓施拧轴力的超声测量

本文利用纵横波相结合的方法对九江大桥联接螺栓的施拧轴力进行了群检测量。该方法无需预知螺栓的初始长度，更为实用。     

关于螺栓或销钉连接构件的弯曲应力分析

由于螺栓或销钉连接构件是一个静不定问题,相关材料力学教材把螺栓或销钉连接构件作为静定问题来处理,有时会导致螺栓或销钉连接构件的弯曲应力及螺栓或销钉剪力计算存在很大的计算误差.因此,按静不定问题来研究螺栓或销钉连接构件弯曲变形,推导出了螺栓或销钉连接构件的弯曲应力及螺栓或销钉剪力计算公式,对工程技术人员理解和掌握螺栓或销钉连接构件的弯曲应力及螺栓或销钉剪力计算有理论指导意义.     

螺栓扭矩系数影响因素的试验研究

在螺栓连接结构中,为保证连接的可靠性,必须为螺栓提供合适的预紧力。工程中通常采用扭矩法装配螺栓连接结构,因此需要确定预紧力与扭矩之间的关系(即扭矩系数),以施加合适的装配扭矩。本文对输电塔中常用的M16镀锌螺栓进行预紧力试验研究,测试分析了螺栓强度等级、有无垫圈和有无润滑对螺栓连接副扭矩系数的影响。研究结果表明,高强度螺栓比普通螺栓的扭矩系数小,数据离散性也小;无垫圈的螺栓比有垫圈的螺栓扭矩系数小,但数据离散性大;有润滑的螺栓比无润滑的螺栓扭矩系数小,数据离散性也小。本文同时探讨了如何控制、调整扭矩系数,以及螺栓连接中要注意的问题,为设计和施工单位提供参考。     

大桥螺栓旋拧轴力的超声测量

本文利用纵横波相结合的方法对九江大桥联接螺栓的施拧轴力进行了群栓测量。该方法无需预知螺栓的初始长度，更为实用。     

螺栓连接结构的爆炸冲击破坏

为了建立真实可信的螺栓连接破坏模型,利用瞬态分析软件LS-DYNA分析了螺栓连接部件在爆 炸冲击下的破坏情况,提出了简化破坏模型的建立方法。建立了M24螺栓连接3维有限元模型,使用部分降 温法进行了螺栓预应力的加载,然后结合弹塑性材料本构模型和面-面接触算法计算了在不同爆炸冲击情况 下有、无预应力螺栓和螺栓-螺母连接的变形破坏情况。根据计算结果总结了冲击波入射角度和预紧力大小 对螺栓连接破坏的影响规律,并建立了螺栓连接结构的简化破坏模型。最后提出了提高螺栓连接抗冲击能力 的一些措施,为设备整体抗冲击计算模型的建立及抗冲击设计提供参考。     

轴向交变载荷作用下螺栓联接结构的松动试验研究

在设计、试制螺栓加载装置的基础上,对螺栓联接结构进行了轴向振动的疲劳试验,获取了螺栓夹紧力的时变曲线,并对试验后的螺栓接触表面进行损伤分析,研究螺栓联接结构的松动机理.结果表明:在轴向振动条件下,螺栓联接结构的夹紧力下降较为明显,但拧出力矩相对于预紧力矩变化不大.螺栓的松动过程可分为以下两个阶段:试验初期由于螺栓接触面的塑性变形,夹紧力迅速下降;然后由于接触面之间的微动磨损,夹紧力缓慢下降.螺纹接触面之间的损伤机制主要为黏着磨损、磨粒磨损和剥层.     

含孔系的正交异性半平面应力分析

含孔系的正交异性半平面应力分析高存法，樊蔚勋（东营石油大学，东营２５７０６２）（南京航空学院，２１００１６）关键词螺栓孔系，正交异性半平面，应力分析，复应力函数，Ｆａｂｅｒ级数１引言对于含螺栓承载孔正交异性板应力场问题的研究，目前大多局限于含一个承载...     

螺栓松紧程度的受控敲击检测方法

螺栓连接是工程中大量使用的装配形式.在振动等环境因素的作用下,螺栓很可能会发生松动,这样不但会影响结构的正常功能,严重时还会导致安全事故.因此,螺栓松紧程度的无损检测方法一直受到研究者的关注.为了发展一种简单有效的检测方法,本文回避了复杂的非线性动力学分析,而直接根据螺栓敲击装置加速度功率密度谱中的敏感频段来检测螺栓的松动情况.另外,本方法要求对敲击力进行严格控制,以保证激励的可重复性,这样就可以结合支持向量机方法来定量地检测螺栓的松紧程度.实验表明,方法可以较好地实现对螺栓的松紧程度的定量检测,特别是对于螺栓全松和螺栓刚开始松动这两种情况,可以达到较高的检测精度.     

典型连接结构螺栓的附加弯矩形成机理与承载能力研究及结构优化设计

针对典型连接结构中, 高强螺栓在受拉工况下因产生附加弯矩而极大削弱其承载能力的问题, 开展了螺栓附加弯矩产生的机理研究, 并提出了一种有效降低螺栓附加弯矩的结构优化设计方法. 首先, 建立典型连接结构的等效力学模型, 推导出螺栓附加弯矩的解析解, 进一步开展数值仿真分析, 验证了解析方法的正确性. 考虑螺栓同时承受拉弯耦合载荷工况, 引入梁塑性弯曲理论, 研究了不同拉弯组合下的螺栓截面各类应力分布的交互关系, 并给出了考虑轴力影响的弯矩塑性折减系数. 基于最大应力破坏准则, 开展了考虑附加弯矩和弯曲塑性影响的螺栓载荷失效判据研究, 该判据更加具有工程应用价值. 从机理出发, 开展典型连接结构优化设计以降低螺栓的附加弯矩进而提高其承载能力, 进一步采用解析方法, 阐述了铰支球头的工作机理. 采用数值仿真方法, 开展了螺栓附加弯矩灵敏度分析, 验证了优化设计方法的有效性. 进一步开展试验研究, 获得不同连接状态下螺栓的附加弯矩, 验证了优化设计方法的正确性和可行性. 该方法能够极大降低高强螺栓的附加弯矩, 最大程度发挥螺栓的承载能力, 提高连接结构的可靠性.      

用贴片光弹法研究螺栓预紧力

贴片光弹法是一种通过精确测量表面应变来获得应力的光测实验方法。为了有效且快速的评价螺栓预紧力,采用贴片光弹的方法,在螺栓头部表面粘贴一片环氧树脂材料,对螺栓施加一定的预紧力时,在反射光弹仪的偏振光场下直接可以观测到螺栓头部贴片中的光弹条纹。随着螺栓预紧力的变化,条纹相应发生改变,从而获得螺栓预紧力与光弹贴片中条纹级数的关系。由于该方法具有灵敏度高、直观、全场、简单等诸多优点,适合现场测量和检测,从而便于推广。     

Q460高强钢螺栓接头受力性能分析与评价

在试验研究的基础上,对Q460高强钢螺栓横排和纵排连接接头的应力分布、破坏模式、螺栓受力及承载性能进行了有限元模拟,并与EC3规范关于孔壁承压、螺栓抗剪、净截面破坏及板件撕裂的理论计算值进行了对比。研究结果表明:有限元分析的荷载位移曲线规律及连接接头的极限承载力与试验结果基本吻合。当螺栓横向布置时,两孔受力较均匀,应力云图及塑性区域呈对称分布,拟合曲线点分布较离散,采用EC3规范理论计算值富裕度较大;当螺栓纵向布置时,两孔受力不均,端部螺栓孔变形较大,EC3规范计算端部螺栓和中部螺栓承载力均比较准确。本研究可为高强钢螺栓连接设计方法提供数据参考。     

旋转力矩作用下普通螺栓组中螺栓内力的有限元分析

针对现行机械类手册中假设"旋转力矩作用下,若摩擦型高强螺栓组中各螺栓预紧力相等,则相应的被连接件结合面摩擦力也相等"的局限性,采用接触有限元方法建立与实际情况一致的螺栓组连接结构的非线性有限元模型,计算给出了预紧力和旋转力矩作用下连接结构的接触摩擦力,结果表明与各螺栓对应的被连接件结合面部位的摩擦力大小与螺栓距离螺栓组旋转中心的距离呈单调增大关系.根据有限元计算结果,提出了不采用上述"摩擦力相等"假设时,设计摩擦型高强螺栓组中螺栓预紧力的新方法,给出了相应的计算公式,分析了新、旧公式的差别及新公式的意义.     

垫衬补偿对含翘曲间隙L型层合板力学性能的影响研究

复合材料结构整体化制造中极易产生由固化变形引起的局部翘曲，该翘曲会显著削弱螺栓装配下复合材料结构的承载能力。通过试验和数值分析开展了垫衬补偿对含翘曲间隙L型层合板极限载荷恢复效率以及失效行为的影响研究。通过微观CT表征了含翘曲间隙L型层合板在螺栓装配后的损伤分布特征，并测试了其极限承载能力；对比分析了垫衬补偿对螺栓装配后含翘曲间隙L型层合板损伤和极限承载能力的影响；并借助数值分析手段定量地研究垫衬补偿对含翘曲间隙L型层合板承载能力恢复的影响机制。结果表明：紧固强制消除翘曲间隙会在螺栓装配区域和拐角处出现一定程度的分层损伤，其中拐角区域的分层损伤可能是促使加载过程分层快速扩展，并导致极限承载能力大幅下降的主要原因；垫衬补偿技术极大的减小了装配损伤的出现，尤其是避免了拐角区域分层损伤的快速扩展，有效提高含翘曲间隙复合材料结构的极限承载能力。     

基于应变能法的单搭接螺栓剪切模型

为了简化复杂结构在冲击数值分析中的大量螺栓连接,可用等效的载荷位移模型代替复杂的螺栓连接关系,本文中针对单搭接螺栓连接在剪切载荷下建立了连接本构关系。首先通过对有预紧力的单搭接螺栓进行实验和精细有限元模拟,揭示了螺栓剪切载荷位移曲线的特征并针对不同特征阶段进行了相应的物理机理分析。在此基础上对于载荷位移曲线的界面黏结、部分滑移、整体滑移阶段提出了连接本构模型的基本形式和各阶段的参数估算方法。在部分滑移阶段考虑了4个方面的刚度贡献,其中部件对螺栓的支撑刚度是三维非轴对称变形问题,理论求解非常困难,本文中通过应力分布研究,采用应变能法解决了螺栓的支撑刚度的估算问题。提出的单搭接螺栓剪切模型物理含义明确,参数估算简单,准确度高。